De Rubens buis Het is een apparaat dat bestaat uit een buis met een luidspreker aan het ene uiteinde en een rij perforaties waardoor brandbaar gas naar buiten komt, dat ontsteekt om kleine vlammen te produceren..
Dit ontwerp maakt het mogelijk om de geluidsgolven in de buis te visualiseren die door de luidspreker worden geproduceerd. En het laat zonder twijfel zien dat geluid een drukgolf is, aangezien de stroom ontvlambaar gas dat door de openingen naar buiten komt evenredig is met de lokale druk ervan..
Figuur 1 toont een verlichte Rubensbuis, waarin te zien is dat de hoogte van de vlammen een golfpatroon volgt, precies dat van geluid.
De Rubens-buis is genoemd naar de maker ervan - Heinrich Leopold Rubens (1865 - 1922) - die een prominente Duitse natuurkundige en ingenieur was. Zijn belangrijkste onderzoeksgebied was de studie van elektromagnetische straling in het infrarood en zijn onderzoek was bepalend voor de ontwikkeling van de theorieën over straling van zwarte lichamen die later leidden tot de kwantumfysica..
In 1904 bouwde Heinrich Rubens zijn beroemde buis, oorspronkelijk vier meter lang met aan de bovenkant een rij van 200 perforaties op 2 centimeter afstand van elkaar..
Artikel index
Het is mogelijk om een Rubensbuis te bouwen met relatief gangbare materialen, zoals hieronder beschreven. Is benodigd:
- Geanodiseerde metalen buis van ½ inch bij een meter lang met schroefdraad aan het ene uiteinde, het andere uiteinde moet goed worden geschuurd om alle snijranden te elimineren.
- Messing ½ draad naar ¼ inch slangadapter.
- Propaangasfles met drukregelaar en ¼ inch slangadapter.
- Slangklemmen.
- Latex handschoenen en ½ inch slangklem.
- Houten steun om de buis horizontaal op een tafel te plaatsen.
-Met een potlood of stift wordt eerst een lijn langs de buis getrokken. Het is ook nodig om dwarsmarkeringen te maken op 1 cm van elkaar en 10 centimeter van de uiteinden van de buis, die worden gebruikt om de gaten te boren..
-Met een tafelboor worden de gaten gemaakt met een boor van 1,5 mm diameter in de eerder getekende markeringen.
-Aan het ene uiteinde van de buis wordt de draad-naar-slang-adapter geplaatst en aan het andere uiteinde wordt de buisuitlaat afgedekt, waarbij een stuk latex van de handschoen als membraan wordt gebruikt. Deze wordt stevig bevestigd met afplaktape en vastgezet met een klem die over de tape wordt geplaatst zodat het membraan niet wordt doorgesneden..
-Vervolgens wordt de gasfles aangesloten en wordt aan het uiteinde van het membraan een luidspreker geplaatst, die op zijn beurt weer is aangesloten op een audioversterker. Het signaal kan worden gegenereerd met de mobiel, aangezien er apps zijn om audiosignalen op een bepaalde frequentie te genereren.
-Ten slotte wordt de audio-uitgang met de juiste kabels op de versterker aangesloten. Het schema is in figuur 2. Als de vlam eenmaal is aangestoken, kun je al de geluiden in de vlammen van de Rubensbuis visualiseren..
-Neem de nodige voorzorgsmaatregelen aangezien u met gas en vuur gaat werken, dus het experiment moet in goed geventileerde ruimtes worden uitgevoerd en alle brandbare voorwerpen en stoffen uit de omgeving verwijderen..
-Tocht moet worden vermeden.
-Pas op dat u het apparaat niet te lang aan laat staan, om schade aan de luidspreker te voorkomen.
-Het golfpatroon wordt het best gezien door de intensiteit van de lichten te verlagen.
Wanneer het gas dat uit de perforaties komt, wordt ontstoken en de geluidsbron dicht bij het membraan wordt aangebracht, is te zien hoe de vlammen van verschillende hoogte de vorm van de staande golf in de buis tekenen..
Het membraan zorgt ervoor dat de geluidsdrukpulsen die worden geproduceerd door de luidspreker of hoorn die naast het membraan is geplaatst, in de buis worden overgedragen, die worden gereflecteerd wanneer ze het andere uiteinde bereiken..
De superpositie van de doorgelaten golf en de gereflecteerde golf creëert drukverschillen, waardoor een staande golf ontstaat waarvan het patroon wordt gereproduceerd door de hoogte van de vlammen, zoals hogere gebieden (richels) en gebieden waar de vlam nauwelijks te onderscheiden is (valleien of knooppunten).
De luidspreker kan worden aangesloten op een golfgenerator met variabele frequentie die op de juiste frequenties moet worden ingesteld om de verschillende staande golfmodi die zich in de buis vormen te visualiseren..
De juiste frequenties zijn afhankelijk van de lengte van de buis en de relatie waaraan ze moeten voldoen is de volgende:
f = (v geluid / 2L) n
Wezen L. de lengte en n = 1, 2, 3, 4 ...
Je kunt de speaker ook aansluiten op de uitgang van een muziekspeler om het geluid van muziek door de vlammen te visualiseren.
De Rubens-buis is een variant van de Kundt-buis, gemaakt door een andere Duitse natuurkundige genaamd August Kundt, die in 1866 een glazen buis bouwde, deze horizontaal plaatste en deze vulde met stukjes kurk of sporenstof van de Lycopodium-varen..
Daarna sloot hij het ene uiteinde af met een zuiger en legde hij een flexibel membraan op het andere, waaraan hij een geluidsbron bevestigde. Daarbij observeerde hij hoe het sporenstof samenklonterde op de knooppunten van de staande golf die zich in de buis vormt, en de golflengte kan vervolgens worden gemeten..
Door de positie van de plunjer te veranderen, kunnen de patronen die overeenkomen met de verschillende trillingsmodi voor een gegeven geluidsbron worden weergegeven..
De buis van Kundt is erg handig voor het meten van de geluidssnelheid in verschillende gassen en bij verschillende temperaturen en het is duidelijk dat Heinrich Rubens door dit werk werd geïnspireerd om zijn beroemde buis te maken..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.